Exo-planeten - UvA en Scholen

Exo-planeten
Vivafysica 2010
Definitie planeet
• Baan om de Zon
• Massief genoeg dat het object door eigen
zwaartekracht in hydrostatisch equilibrium
is (rond)
• Heeft de omgeving rond de baan
schoongeveegd
Vivafysica 2010
Planeten in ons zonnestelsel
Vivafysica 2010
Planeten bij andere sterren
• Hoe uniek is ons zonnestelsel?
• Welk type sterren hebben planeten?
• Wat zijn de eigenschappen van exoplaneten?
• Zijn er exo-planeten waar leven zoals wij
dat kennen zou kunnen bestaan?
Vivafysica 2010
Directe detectie van exo-planeten is
moeilijk!
• Ster overstraalt
planeet
• Afstand tussen
ster en planeet
zeer klein
Vivafysica 2010
Aardatmosfeer is vaak spelbreker!
Vivafysica 2010
Bruine dwerg met begeleider
• Ster is niet
erg helder
(lage massa)
• Planeet staat
ver van ster
en is jong
The sub-stellar object 2M1207b
Vivafysica 2010
Recente doorbraken in directe detecties!
Vivafysica 2010
Infrarood “spectrum” exo-planeten
Vivafysica 2010
Hubble Space Telescope
Kalas et al. 2008
Vivafysica 2010
Beta Pictoris
Nabij-IR: verstrooid lichtVivafysica 2010 Mid-IR: warmtestraling
Disk Gaps: planets!
• Planets clear orbit
• dust removed
• Lack of emission in
part of IR spectrum
Vivafysica 2010
Lack of hot dust
star
dust
Zeer jonge planeet in stofschijf
Jonge planeet in stof-schijf
Vivafysica 2010
Indirecte detectie methodes exoplaneten
• Gebaseerd op baanbeweging van ster om
massa-zwaartepunt ster-planeet
• Meest succesvolle methode: snelheid van de
ster (beter dan 1 m/s)
• Astrometrie: beweging van de ster aan de
hemel
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
Beweging zon om zwaartepunt Zon-Jupiter
Vivafysica 2010
Radiële snelheids methode
Mayor, Queloz
Vivafysica 2010
Radiële snelheids variaties 51 Peg
Vivafysica 2010
Mayor en Queloz
Vivafysica 2010
Planetaire systemen!
Vivafysica 2010
55 Cancri: 5 planeten!
Fischer, Marcy et al. (2007)
Vivafysica 2010
Gliese 581e: 1.9 aardmassa’s!
Baanperiode 3.15 dagen
Mayor et al. 2009
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
Al achterhaald!!
Ongeveer
400 exoplaneten
bekend!
Meesten zijn
Hot Jupiters:
gas-reuzen in
zeer nauwe
banen
Vivafysica 2010
Verband tussen metaal gehalte ster en
kans op exo-planeet!
Fischer & Valenti 2005
Vivafysica 2010
Transits van exoplaneten
Vivafysica 2010
Exo-planeet transits
• Periodiek, periode uit Kepler: P2M*=a3
• Duur van de transit (centraal):
– tc=13d* (a/M*)1/2 = 13 (a)1/2 uur, met a in
astronomische eenheden, d* = sterdiameter
• Fractionele flux afname:
– (1-Ftransit/Fo) = (Rp/R*)2
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
Orbital S-m
period axis
Transit Transit Geom
time
depth prob.
(Years)
(AU)
hrs
(%)
mercury
0.241
0.39
8.1
0.0012 1.19
venus
0.615
0.72
11.0
0.0076 0.65
earth
1.000
1.00
13.0
0.0084 0.47
mars
1.880
1.52
16.0
0.0024 0.31
jupiter
11.86
5.20
29.6
1.01
0.089
saturn
29.5
9.5
40.1
0.75
0.049
uranus
84.0
19.2
57.0
0.135
0.024
30.1
71.3
0.127
0.015
(%)
Planet
neptunus 164.8
Vivafysica 2010
Exoplaneten met de COROT satelliet
Vivafysica 2010
Corot exo-7b: Super-earth
• Porb = 20 hours
• R: 1.6 R(Earth)
• M: 5 M(Earth)
D. Rouan and the Corot team
Vivafysica 2010
Laatste nieuws:
COROT exo-7c: M = 8
M(aarde), Porb=3.7
dagen!
COROT transiting exo-planet
Vivafysica 2010
Secundaire transit!
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
Contrast planeet-ster is beter op infrarood
golflengtes
• Hangt af van
temperatuur
planeet
• Jonge planeten:
heet, helder op
IR golflengtes
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
Transit lichtcurve HD189733
Vivafysica 2010
Vivafysica 2010
CH4 detectie met Hubble Space
Telescope
Vivafysica 2010
Current status: HST+Spitzer observations
of HD 209458b
(Swain et al 2009)
Vivafysica 2010
Vergelijking samenstelling atmosferen
HD189733 en HD209458
Swain et al 2009
Vivafysica 2010
Aarde gezien vanaf de Maan
Vivafysica 2010